[发明专利]高效梯级叉分式回转还原炉直接还原生产镍铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，具体涉及一种高效梯级叉分式回转还原炉直接还原生产镍铁的方法。

背景技术

红土镍矿占全球镍资源的70％以上，储存量远大于硫化矿，有资源优势，近年鲜有大型硫化镍矿发现；加大红土镍矿开发成为必然。

2010年，世界镍消费量146.4万t，中国镍消费53.4万t，占全球镍消费量36％左右。镍消费在各行业中越来越多的应用，特别是在不锈钢生产应用中占60％。而不锈钢的使用越来越广泛，不锈钢生产使用镍铁比例逐年在增加。

传统镍铁的冶炼主要有高炉冶炼、电炉还原冶炼和回转窑干燥-回转窑还原-电炉还原冶炼(RKEF工艺)。上述方法，都能生产出不同品位的镍铁产品。然而，高炉冶炼和电炉还原冶炼均不同程度地存在污染重、能耗高、资源利用水平低的问题。

而大型焙烧还原回转窑是整个红土镍矿冶炼工艺流程中关键设备之一，矿石经干燥后进入回转窑，在回转窑内加热到800℃后去除矿石表面水分及结晶水，并部分还原矿石中的铁、镍和钴氧化物，进入电炉熔炼。

回转窑工艺与RKEF、高炉法或电炉法等工艺相比有如下优点：

(1)熔炼的主要能源为煤，而不是昂贵的焦炭或电能。

(2)原料的自由选择，可用东南亚的各种红土镍矿。

(3)所产高镍镍铁质量高(含Ni10％-20％左右)，可直接用作不锈钢的生产原料。

(4)同时可作为钢水熔炼时的冷却剂。

然而回转窑工艺最大的问题在于熔炼过程中的结圈问题，为了清理结圈，回转窑平均半个月到一个月(最长两个月)就要进行停机维修，打掉结圈后才能继续生产，这对于生产的连续性影响非常大，严重影响生产的进程，现有的解决方案都是在优化还原温度、还原剂的配料比等方面做努力，最多只能延缓结圈进程而无法彻底解决回转窑结圈造成的生产工艺不连续(除圈周期15天以上并严重损伤回转窑耐火材料)，需经常停机维修的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效梯级叉分式回转还原炉直接还原生产镍铁的方法，该方法在干燥、预还原、熔炼阶段，将易于结圈的熔炼段与干燥和预还原段分开，并且将熔炼段设为两组，一组为生产组进行生产，另一组为备用组，当生产组出现结圈而不适于生产时，备用组转换为生产组进行生产，而原生产组转换为备用组进行去除结圈的作业，从而实现生产的连续性。

本发明的另一目的在于提供上述方法使用的高效梯级叉分式回转还原炉。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种用高效梯级叉分式回转还原炉直接还原生产镍铁的方法，包括以下工艺步骤：

1)将红土镍矿湿矿筛分破碎至80mm以下，送入干燥机进行烘干处理，至含水量占红土镍矿总重量≤18wt％，然后筛分破碎至红土镍矿粒度小于3mm的占80％以上；

2)将红土镍矿配入固体燃料、熔剂和电除尘灰进行混料，压制成球，压球大小为10mm-20mm，使用窑尾筛分装置筛分后送入一高效梯级叉分式回转还原炉的主窑身进行干燥预热和预还原，然后预还原料送入该高效梯级叉分式回转还原炉的两个副窑身中的一个进行高温熔炼；

3)高温熔炼后的烧结矿从该副窑身窑头排出，落入捞渣机内进行水淬处理；

4)将水淬后的烧结矿经过破碎、球磨、旋流器分级，再次球磨，经磁铁器干选出部分镍铁粉后继续将烧结矿送入球磨机进行磨矿，使得粒度为-200目的达到80％以上，经磁选机选出镍铁精粉进行脱水处理，分离出的尾矿渣使用压滤机进行脱水压滤干堆；

5)窑尾高温废气通过管道引入烘干机进行余热利用，在干燥机干燥，高效梯级叉分式回转还原炉预还原和焙烧过程中产生的烟尘使用电除尘设备进行除尘，烟气引入脱硫塔进行脱硫净化，最后排入大气，电除尘灰制粒后返回原矿配料；

其中，当副窑身结圈时，使用另一副窑身进行熔炼，该结圈副窑身停机检修。

优选地，所述熔剂为白云石和石灰石，所述熔剂为白云石和石灰石，白云石和石灰石的加入重量比为1-3:2-4，二者加入总量为红土镍矿重量的3-8wt％，二者粒度均为-3mm。

优选地，所述固体燃料为焦粉或无烟煤，加入量为红土镍矿重量的10-20wt％，二者粒度均为-3mm。

优选地，所述干燥温度为300～600℃，干燥时间为50～80min；预还原温度为600～1000℃，预还原时间为90～180min；熔炼温度为1350～1500℃，熔炼时间为120～180min。